Quantification of guanine-derived urinary biomarkers of oxidative stress in saturation divers by LC-MS/MS

Abstract

Metningsdykkere jobber under konstant trykksatte omgivelser med forhøyet deltrykk av oksygen for opp til flere uker. Dette kan føre til oksidativt stress, hvilket er assosiert med en rekke sykdommer, både akutte og kroniske. Det er derfor av interesse å undersøke hvilken grad av oksidativt stress metningsdykkere opplever og om dette stresset øker underveis i metningsperioden. Urinprøver ble samlet ved begynnelsen av den daglige arbeidstiden til 11 metningsdykkere i en periode på 18 dager under et kommersielt metningsdykk. Det ble også samlet urinprøver på overflaten, før dykk. En metode ble utviklet basert på massespektrometri for deteksjon av følgende biomarkører for oksidativt stress: 8-oxo-7,8-dihydroguanin (8oxoG), 8-oxo-2’-deoxyguanosin (8oxo(dG)) og 8-oxo-guanosin (8oxo(rG)). Den endelige metoden inkluderte tungt merkede internstandarder og fastfaseekstraksjon for opprensing i forkant av massespektrometri. Konsentrasjonene av analyttene ble normalisert til creatininverdiene for hver av urin prøvene. Den utviklede metoden hadde intra- og inter-assay variasjonskoeffisienter under 15% som anbefalt, for alle analytter, utenom 8oxoG som hadde inter-assay variasjonskoeffisient på 33%. Signifikant høyere konsentrasjoner av guanin-deriverte biomarkører ble funnet blant urinprøver samplet under trykk sammenlignet med prøvene tatt før dykk. Det ble funnet store individuelle forskjeller mellom dykkere når det gjaldt analytt-konsentrasjoner, spesielt for 8oxoG. Dette kan tenkes å skyldes forskjeller i alder, fysikk og diett mellom dykkere. Ingen av konsentrasjonene som ble funnet var utenfor det som er rapportert tidligere i litteraturen.

Saturation divers work in a pressurized environment with an elevated partial pressure of oxygen for up to several weeks. This can cause oxidative stress, which is associated with many diseases, both acute and chronic. It is therefore of interest to determine to which extent saturation divers experience oxidative stress and whether this stress increases during the dive operation. Urine samples were collected at the beginning of work shifts from 11 saturation divers for 18 days during a commercial saturation diving operation. Baseline samples were collected prior to saturation. A mass spectrometry-based method for detection of the following guanine-derived biomarkers of oxidative stress was developed: 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8oxoG), 8-oxo-2’-deoxyguanosine (8oxo(dG)) and 8-oxo-guanosine (8oxo(rG)). The final method included stable isotope-labeled internal standards and solid-phase extraction purification. The concentrations of the guanine-derived biomarkers were normalized to the creatinine levels of the urine samples. The method’s intra- and inter-assay coefficients of variance were below the accepted threshold of 15% for all analytes measured except for 8oxoG with an inter-assay coefficient of variance of 33%. Significantly higher concentrations of guanine biomarkers were found in the urine samples taken while under pressure compared to the urine samples collected prior to saturation. Great individual differences in concentration levels between the divers were found, especially for 8oxoG. Potential explanations for the variations include differences in age, fitness, and diet among the divers. None of the concentration levels measured were, however, found to be outside of concentration levels reported in literature.